Trong hệ thống điện, sự cố là điều không thể tránh khỏi. Để đảm bảo an toàn cho cả hệ thống và người vận hành, chúng ta cần một “vệ sĩ” tin cậy, có khả năng ngắt toàn bộ dòng điện khi cần thiết. Đó chính là lúc CB (Circuit Breaker) hay còn gọi là aptomat chống giật, phát huy vai trò quan trọng của mình. Vậy CB là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị điện quan trọng này như thế nào? Hãy cùng “Nhà Phân Phối Điện Máy” tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.
CB là gì?
CB là tên viết tắt của cụm từ “Circuit Breaker”, có nghĩa là “ngắt dòng điện”. Đây là một khí cụ điện có chức năng đóng/ngắt mạch điện trực tiếp bằng tay, tương tự như cầu dao.
Điểm khác biệt của CB so với cầu dao truyền thống nằm ở khả năng tự động ngắt mạch cực nhanh trong các trường hợp quá tải, sụt áp, ngắn mạch… giúp bảo vệ hệ thống điện và các thiết bị điện khác.
CB còn được biết đến với tên gọi khác là Aptomat (bắt nguồn từ tiếng Liên Xô) hay Át.
Trong hệ thống điện công nghiệp, mỗi thiết bị như PLC, HMI, Motor, điện trở… đều được trang bị một CB riêng để bảo vệ. Ngoài ra, còn có một CB tổng với nhiệm vụ bảo vệ toàn bộ tủ điện.
Cấu tạo của CB
Cấu tạo của CB bao gồm 4 phần chính:
1. Tiếp điểm bên trong CB:
Có 2 loại cấu tạo tiếp điểm:
- Loại 2 cấp tiếp điểm: Tiếp điểm chính và tiếp điểm hồ quang.
- Loại 3 cấp tiếp điểm: Tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ và tiếp điểm hồ quang.
Quá trình đóng/ngắt mạch của tiếp điểm diễn ra như sau:
- Đóng mạch: Tiếp điểm hồ quang đóng => Tiếp điểm phụ => Tiếp điểm chính.
- Ngắt mạch: Tiếp điểm chính mở => Tiếp điểm phụ => Tiếp điểm hồ quang.
Cơ chế này giúp hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm chính – bộ phận đảm nhiệm dẫn điện. Tiếp điểm phụ có tác dụng ngăn hồ quang cháy lan sang tiếp điểm chính, tránh gây hư hại.
2. Buồng dập hồ quang:
Buồng dập hồ quang được cấu tạo từ nhiều tấm thép xếp thành ngăn, có tác dụng chia nhỏ hồ quang, hỗ trợ quá trình dập hồ quang hiệu quả hơn.
Có 2 kiểu buồng dập hồ quang phổ biến:
- Kiểu nửa kín: Được đặt trong vỏ kín của CB, có lỗ thoát khí, dùng cho CB có dòng điện giới hạn cắt không quá 50KA.
- Kiểu hở: Sử dụng cho CB có dòng điện giới hạn cắt lớn hơn 50KA hoặc điện áp lớn hơn 1000V (cao áp).
3. Cơ cấu truyền động cắt CB:
- Điều khiển bằng tay: Áp dụng cho CB có dòng điện định mức từ 600A trở xuống.
- Điều khiển bằng cơ điện (nam châm điện, động cơ điện): Sử dụng cho CB có dòng điện lớn hơn (đến 1000A).
Để tăng lực điều khiển bằng tay, người ta thường sử dụng tay dài phụ hoạt động theo nguyên lý đòn bẩy. Ngoài ra, còn có các phương pháp điều khiển bằng động cơ điện hoặc khí nén.
4. Móc bảo vệ:
CB tự động cắt nhờ các móc bảo vệ. Móc bảo vệ sẽ tác động khi mạch điện gặp sự cố quá dòng (quá tải hoặc ngắn mạch) và sụt áp.
- Móc bảo vệ quá dòng: Bảo vệ thiết bị điện khỏi quá tải và ngắn mạch.
- Đường thời gian – dòng điện của móc bảo vệ: Nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ. Hệ thống điện tử và rơle nhiệt thường được sử dụng làm móc bảo vệ, được đặt bên trong CB.
Nguyên lý hoạt động của CB
1. Nguyên lý hoạt động của CB dòng điện cực đại:
Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động.
Khi bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức, nam châm điện và phần ứng không hút. Khi mạch điện quá tải hoặc ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện lớn hơn lực lò xo, làm nam châm điện hút phần ứng xuống, bật nhả móc.
Kết quả là các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt.
2. Nguyên lý hoạt động của CB điện áp thấp:
Khi bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức, nam châm điện và phần ứng hút lại với nhau. Khi sụt áp quá mức cho phép, nam châm điện sẽ nhả phần ứng, lò xo kéo móc bật lên, móc còn lại được thả tự do.
Lực lò xo được giải phóng, các tiếp điểm của CB mở ra, ngắt mạch điện.
Kết luận
Bài viết đã cung cấp cái nhìn tổng quan về CB, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị điện quan trọng này.
“Nhà Phân Phối Điện Máy” hy vọng bài viết đã mang đến cho bạn những thông tin bổ ích về CB, giúp bạn hiểu rõ hơn về vai trò của thiết bị này trong việc đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.